仿生学论文

大自然的启示——浅谈军事仿生技术
投资学专业谭苏航
摘要
自古以来，大自然都是人类的老师，人类向自然学习，模仿自然以适应自然，从而在自然界中谋求生存，人类经历了从初级仿生造物到高级仿生造物的漫长过程，并在近现代形成了一门较为系统的仿生学学科体系。

而军事仿生技术是仿生学的一个重要组成部分，由于战争需求的牵引，有无数人致力于武器仿生与战术仿生的研究，此技术应运而生。

本论文综合相关文献资料，对军事仿生技术进行了概述，对其研究内容进行了阐述，同时对军事仿生技术发展的历史进行了简要介绍。

本论文着重介绍军事仿生技术在武器装备的制造与战术战略设计上的应用，并列举大量实证进行分析。

最后，本论文对军事仿生技术的未来发展趋势作了简要探讨。

关键词：仿生学军事仿生技术武器仿生战术战略仿生发展趋势
一、军事仿生技术概述
（一）仿生学概述
1.仿生学的基本概念
仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios（生命方式的意思）”和字尾“nlc（‘具有……的性质’的意思）”构成的，它是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的学科。

2.仿生学的历史与发展
在人类文明的早期，人类为了生存就不得不对其周围世界的动植物的生活习性与各种自然现象进行观察，因此，实际上从远古时代起，人们就开始从事仿生学工作了。

例如，相传在春秋战国时代，鲁班在上山伐木途中，手指被茅草划破，从而受到启发，制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。

此类模仿大自然的例子不胜枚举，直到20世纪40年代，调节理论和控制论的建立，逐步推动仿生学的建立，同时在1960年，“仿生学”作为一门独立学科被正式命名。

此后，仿生学地位不断提升，研究领域不断扩大，应用性不断增强，具有非常好的学科前景。

（二）军事仿生学概述
1.军事仿生学的基本概念
军事仿生学是仿生学的一项重要内容，是军事科学和技术的一个极具影响力和生命力的研究领域。

它是模仿生物系统的原理和特异功能来发展军事高技术，提高武器装备的性能，发展军事战略技术，提高军队后勤保障的能力的一种技术。

2.军事仿生技术的历史和发展
在古代，人们为了满足战争需要，模仿动物的角、嘴、牙、爪制造弓箭、长矛、戈、戟、刀、抓、钩、鞭、锏等十八般兵器，到现代模仿飞禽昆虫发明
的飞机，模仿鱼和海兽制造的军舰，模仿飞鱼和响尾蛇制造的导弹，模仿昆虫制造的太空飞船和机器人，提高了武器的威力，丰富了战争的形式和内容。

二、军事仿生技术的应用
（二）军事仿生技术在武器制造上的应用
1.蛛网与装甲
蜘蛛在世界上分布很广，约 4万种，栖息干除南极洲以外的六大洲。

剧毒蜘蛛能攻击人类并致人死命；普通蜘蛛以织网闻名。

丝线为骨蛋白，在体内呈液体状态，到体外遇空气才硬化成丝。

蜘蛛丝具有很强的轴滞性，小昆虫一巳进入蛛网，便只有等着成为蜘蛛的腹中物了。

在美国南部的佛罗里达州和许多拉美国家，生活着一种别名叫作“金眼”的蜘蛛，它素以结网粘捕飞鸟而著称。

近年来，美国军方经过研究，发现它的蛛丝的抗张强度和弹性俱佳，其强度相当于同等直径的钢丝的 5 倍，是制作防弹衣物极为理想的材料。

目前，科学家们已经开始运用仿生学理论研制人工蜘蛛丝，以期求得强力更高且重量更轻的防弹材料。

受此启示，英国剑桥一所技术公司试制成一种犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。

利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料，可以用来作防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。

2.蝴蝶与卫星温控系统
蝴蝶因其美丽的外表而惹人喜爱，蝴蝶一般色彩鲜艳，身上有好多条纹，色彩较丰富，翅膀和身体有各种花斑，最大的蝴蝶展翅可达28～30厘米左右，最小的只有 0.7 厘米左右，然而，如此小巧美丽的昆虫却藏着大奥秘，蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。

每当气温上升、阳光直射时，蝴蝶身体表面的鳞片会自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，蝴蝶鳞片会自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围内，这曾解决了曾困扰研究人员很久的问题，遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达 2000℃，而在阴影区域，卫星温度会下降至 - 200℃左右，这很容易损坏卫星上的精密仪器仪表，而蝴蝶则带给人启迪，从而人们为人造卫星设计了一套温控系统。

3.乌贼和鱼雷诱饵
乌贼身体扁平柔软，非常适合在海底生活。

乌贼平时做波浪式的缓慢运动，可一遇到险情，就会以每秒15 米（54公里/小时）的速度把强敌抛在身后。

有些乌贼移动的最高时速达150 千米。

它不但逃走快，捕食更快。

乌贼是水中的变色能手，其体内聚集着数百万个红、黄、蓝、黑等色素细胞，可以在一两秒钟内做出反应调整体内色素囊的大小来改变自身的颜色，以便适应环境，逃避敌害。

乌贼的体内有一个墨囊，里面有浓黑的墨汁，在遇到敌害时迅速喷出，诱骗攻击者上当，掩护自己逃生，潜艇设计者们仿效其设计成鱼雷诱饵。

现在鱼雷诱饵酷似一艘袖珍潜艇，既可按潜艇的航向航行，航速不变；也可模拟噪声．螺旋桨节拍．声信号和多普勒音调变化等。

正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辨。

（二）军事仿生技术在战术战略设计中的应用
1.进攻战术
猛虎战术
在自然界中，有强大的动物，也有弱小的动物，强大的动物进攻能力也很强，老虎就是其中一个例子，它身强体壮，牙利爪尖，凶狠无比，在自然界中除了狮子和大象之外，其他动物均不是它的对手。

老虎属于夜行性，善于游泳，以凶猛而闻名于世。

我国军队就从其中受到启发，发明了夜战，成为了克敌制胜的传统战法，还模仿老虎扑食的凶猛动作创造了猛冲，猛追，猛打的三猛战术，许多部队通过这种猛虎战术取得了辉煌的成果。

我国著名军事学家刘伯承元帅对猛虎扑食的方式十分感兴趣，并据此发明了猛虎掏心的战术，在解放战争中取得了辉煌战果。

狼的战术
狼是一种十分狡猾的动物，拥有善于奔跑的长足，锐利的牙齿和大口，有的人认为狼凶暴残忍，有的人认为狼重视族群，懂得忍耐与放弃。

狼通常群居活动，其战术有以下三个特点。

第一，突然袭击，出其不意，第二，选择孤立弱小的目标四面攻击，使其顾此失彼，第三，多路追击，平行追击。

狼的战术引起了西方资产阶级军事家的重视，第二次世界大战期间，纳粹德国潜艇部队的司令员邓尼茨模仿狼群攻击猎物的方法，创造了狼群战术，既潜艇协同攻击战术，在第二次世界大战初期获得了巨大战果，一度给同盟国的大西洋运输造成了严重损失。

2.防御战术
动物合群抗敌与环形防御
进行群体生活的动物能获得多方面的好处，一方面，它们能依靠群体力量抗击强大敌人的袭击，另一方面，环形防御没有暴露薄弱部位，能抵抗来自四面八方的进攻，人们把这种战术在军事中运用为装甲防护圈，装甲防护圈有以下几个好处：第一，防御快，第二，防御坚固，第三，没有暴露的一侧和前后方之分，第四，应变能力强，可变性大。

迷彩伪装
自然界中的动物在长期淘汰和竞争中，逐渐形成了用颜色保护自己的本能，其身上的颜色多与之生活的环境相适应，比如北极熊，北极熊长年累月在北极的冰天雪地中生存，身上长满了白毛，与冰雪的颜色保持一致，猎豹长期生活在草原和丛林，身上有淡黄色花纹，与地面的颜色相似。

3.仿生战略
战略和战术不同，一般指从总体和全局出发，对战争的全局设计，是一种谋略。

在自然界中，有很多动物具有天然的生存策略，比如蜘蛛，蜘蛛是一种食肉性动物，它捕食的生物不仅数量多，种类广，而且手段相当高明，它在狩猎捕食的时候，具有令人惊叹的勇气和极大的耐心，它不怕失败和从不灰心的行为曾经给许多战略家以启发，在美国独立战争期间美国第一任总统华盛顿所率领的军队曾被英国的殖民军大败，他本人也被殖民军赶到了荒野，他开始对战争的胜利感到灰心了，他在无意中看到自然界中的蜘蛛面对各种阻碍，依然没有放弃，从而成功织网。

从此，在战争中，当他面临困境时，总会用蜘蛛织网的故事来鼓励自己与自己的军队，最终赢得了美国独立战争的胜利。

1794年的深秋，法国资产阶级革命家拿破仑率军攻打荷兰，荷兰人打开各条河流的水闸，用用洪水阻挡法军，当法军正准备要撤退的时候，却接到了大量蜘蛛在吐丝织网的报告，拿破仑当机立断，下令就地待命，原来，蜘蛛吐丝织网预示着干冷天气即将到来，不久，寒潮果然来袭，河水冰冻，法军踏冰前进，攻陷了荷兰的乌得勒支城。

华盛顿和拿破仑均从蜘蛛身上受到启发，受到鼓舞，制定
了正确的军事战略，这便是仿生战略中的一个典例。

三、军事仿生技术的发展趋势
（一）由表及里
军事仿生技术由外形、动作模仿向微纳结构仿生的发展几乎都以自然新原理、新方法、新规律、新现象的揭示与发现为基础，由“由表及里”生物结构表征技术水平所决定。

生物结构表征技术是仿生技术发展的源动力，亟需发展“由表及里”生物结构表征新方法、新原理、新装备，为揭示自然神奇奥秘提供技术手段。

（二）由简到繁
人们不断学习、借鉴自然界生物运动机理及其特性，使得仿生技术的思想由简单的外形单一仿生逐渐向复杂整体和系统仿生发展，从而导致了许多新概念武器装备的出现。

大量事实表明，仿生技术应用于军事及其他领域无不经历设计“由简到繁”、最终导致新概念武器装备出现的过程。

（三）由宏到微
生物材料、生物结构的多尺度微纳结构特征是导致其优异功能的主要因素，往往会产生出军事领域所需要的新效应、新效能，如蝴蝶翅膀鳞粉光子效应可用于隐身；荷叶疏水的多级微纳结构可用于减阻自洁。

为获得与生物材料、生物结构一样的新效应、新效能，发展仿生材料制造技术，满足多尺度复杂微纳结构成形制造要求，就成为仿生材料发展的核心关键。

因此，必须大力发展仿生材料制造技术，突破“由宏到微”仿生材料制造技术瓶颈，实现一系列军事所需新效能，为武器装备发展带来变革性的突破。

参考文献
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